呂彥函，余卓穎，李 民

北京大學(xué)第三醫(yī)院 麻醉科，北京 100191

神經(jīng)病理性疼痛(neuropathic pain，NP)是指由軀體感覺系統(tǒng)的損害或疾病導(dǎo)致的疼痛，在普通人群中的患病率為6.9%～10%[1]。NP表現(xiàn)為自發(fā)性或誘發(fā)性疼痛、痛覺過敏和痛覺超敏，由此引起的不愉快的感覺會導(dǎo)致睡眠、疲勞和情緒障礙[2]。然而，神經(jīng)病理性疼痛的主要機制仍不清楚，推薦作為一線治療的藥物的止痛效果并不令人滿意。

目前，大量研究表明腸道菌群的產(chǎn)物可以通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)來調(diào)節(jié)痛覺[3]，在腹痛、阿片類藥物耐受、頭痛、炎性疼痛和NP中起著關(guān)鍵作用[4]。 Toll樣受體(Toll-like receptor，TLRs)可以識別微生物來源的配體，當(dāng)被激活時，它們的下游信號通路有助于持續(xù)產(chǎn)生多種免疫促炎介質(zhì)[5]，調(diào)節(jié)腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性反應(yīng)。本文主要對腸道菌群及其通過Toll樣受體在NP方面的研究進展進行綜述。

1 腸道菌群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)

腸道菌群和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)之間的通訊，稱為微生物-腸道-腦軸。腸道菌群通過免疫、 激素和神經(jīng)信號在腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(包括大腦和脊髓)之間的雙向交流中起著至關(guān)重要的作用。

隨著醫(yī)學(xué)研究的深入，腸道菌群及微生物-腸道-腦軸與疼痛調(diào)節(jié)的關(guān)系越來越受到關(guān)注。在慢性疼痛中，腸道菌群介導(dǎo)TLRs、 GABA受體、瞬時受體電位(transient receptor potential，TRP)和酸敏感離子通道(acid-sensing ion channels，ASICs)激活，可以直接或間接地調(diào)節(jié)周圍神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的興奮性[6]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，腸道菌群通過激活小膠質(zhì)細胞、免疫浸潤細胞，調(diào)節(jié)神經(jīng)炎性反應(yīng)來對中樞敏化進行誘導(dǎo)和維持[4]。

2 腸道菌群在NP中的作用

NP可能源于糖尿病、感染性疾病(帶狀皰疹病毒感染)、脊髓壓迫損傷和自身免疫性疾病等。在目前常見的NP動物模型中，腸道菌群的作用研究已取得不同程度的進展。

2.1 SNI模型

腸道菌群可能在嚙齒動物神經(jīng)性疼痛以及抑郁樣表型(包括快感缺乏)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[7]，將快感缺乏樣表型的坐骨神經(jīng)損傷(spared nerve injury，SNI)模型大鼠的糞便菌群移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT，也稱為微生物群治療)到假無菌小鼠，顯著加重了這些小鼠的疼痛以及抑郁樣和快感缺乏樣表型。相比之下，來自耐藥大鼠的糞便微生物群移植顯著地恢復(fù)了假無菌小鼠的疼痛以及抑郁樣和快感缺乏樣表型。這表明腸道菌群在周圍神經(jīng)損傷引起的NP中可能起著重要作用。

2.2 CCI模型

小膠質(zhì)細胞極化參與介導(dǎo)膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元的相互作用，在中樞致敏和疼痛超敏反應(yīng)發(fā)揮重要作用，腸道菌群通過產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)可能誘導(dǎo)海馬和脊髓小膠質(zhì)細胞的激活并向促炎表型極化，高度參與了NP的發(fā)展[8]，服用抗生素可誘導(dǎo)腸道菌群發(fā)生變化并減輕坐骨神經(jīng)慢性壓迫損傷(chronic constriction injury of the sciatic nerve，CCI)模型小鼠NP的發(fā)展。另有研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群通過調(diào)節(jié)促炎和抗炎 T 細胞對CCI導(dǎo)致的NP起著關(guān)鍵作用[9]。

2.3 CIPN

化療誘導(dǎo)的外周神經(jīng)病理性疼痛(chemotherapy-induced peripheral neuropathy, CIPN)是臨床上由某些化學(xué)治療藥物(長春新堿、紫杉醇、鉑金等)導(dǎo)致的不良反應(yīng)，可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，誘導(dǎo)促炎介質(zhì)的產(chǎn)生[10]。目前發(fā)現(xiàn)腸道菌群可調(diào)節(jié)由未知分子信號通路引起的CIPN，在施用奧沙利鉑后，經(jīng)抗生素治療組小鼠背根神經(jīng)節(jié)(DRG)中巨噬細胞和細胞因子(IL-6和TNF-α)的浸潤相比對照組顯著減少[11]，此外，研究表明高濃度的益生菌配方(每袋4 500億細菌)和SLAB51(一種益生菌制劑)也可以預(yù)防紫杉醇誘導(dǎo)的NP[12-13]。

2.4 DNP

糖尿病神經(jīng)病理性疼痛 (diabetic neuropathic pain, DNP) 是糖尿病最常見的慢性并發(fā)癥，此外糖尿病可導(dǎo)致腸道菌群發(fā)生改變[14-15]。目前有個案報告稱，對一名2型糖尿病患者采用FMT，緩解了糖尿病神經(jīng)性疼痛并且保持了血糖穩(wěn)定，這表明FMT可能是治療糖尿病或糖尿病相關(guān)并發(fā)癥患者的一種有前途的治療方法[16]。此外，NP和血漿 SCFAs水平之間存在潛在聯(lián)系，腸道菌群/SCFAs及其下游途徑可能是改善早期肥胖和早期糖尿病引起的NP的目標(biāo)[17]。

但到目前為止，腸道菌群介導(dǎo)的疼痛進展的具體機制很大程度上仍不清楚，所以還需要進一步研究腸道菌群影響 NP的途徑，并尋找潛在的治療策略來減輕 NP癥狀。

3 Toll樣受體

Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是一類跨膜模式識別受體家族，通過識別外源性配體、致病相關(guān)分子模式和危險相關(guān)分子模式來介導(dǎo)先天免疫和獲得性免疫，不僅在免疫系統(tǒng)中表達，在神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和非神經(jīng)細胞(如星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞)中也有表達[18]。

當(dāng)組織或細胞在受到損傷或其他情況時,可釋放出一類物質(zhì)被Toll樣受體等識別誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的發(fā)生，這類物質(zhì)被稱為損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)。源自腸道微生物群的病原體相關(guān)分子模式 (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，如脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)、肽聚糖(peptidoglycan, PGN)和其他細胞成分包括SCFAs、鞭毛蛋白等作為慢性疼痛外周致敏的關(guān)鍵介質(zhì)，可被不同的TLR識別，然后通過一系列蛋白質(zhì)級聯(lián)反應(yīng)激活細胞因子，從而有效地激活天然免疫系統(tǒng)， 致使免疫細胞釋放了大量的細胞因子和趨化因子，進而改變了傷害性感覺神經(jīng)元的傳導(dǎo)和傳遞[19]。

3.1 LPS與TLR4

TLR4在NP的發(fā)生中可能起著不可或缺的作用。LPS通過TLR4獨立和膜分隔方式激活TRPA1(transient receptor potential A1) 引起傷害性神經(jīng)元去極化和放電，支持 TRPA1在NP中的作用[20]。另一方面，LPS還通過TLR4激活辣椒素受體TRPV1介導(dǎo)的辣椒素反應(yīng)，包括細胞內(nèi)鈣積累和內(nèi)向電流，并誘導(dǎo)傷害感受神經(jīng)元的激活。此外，用外源配體直接刺激TLR，例如LPS對TLR4的刺激，也會引起疼痛[21]。

伊立替康化學(xué)治療后，小鼠的空腸、回腸和結(jié)腸的腸黏膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致腸黏膜通透性增加。細菌易位通過釋放LPS導(dǎo)致星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞的激活，TLR4識別LPS并促進膠質(zhì)細胞活化后，觸發(fā)了一系列TLR4介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路并引發(fā)持續(xù)性NP，而Tlr4敲除小鼠可以緩解這種疼痛[22]。

3.2 SCFAs與TLR4

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，TLR4和TLR2 主要表達在神經(jīng)膠質(zhì)細胞中，并有助于神經(jīng)損傷誘導(dǎo)的脊髓神經(jīng)膠質(zhì)細胞活化，這是神經(jīng)性疼痛發(fā)展所必需的。SCFAs可以通過TLR4/NF-κB信號通路激活脊髓小膠質(zhì)細胞[23]。此外，TLR2識別損傷組織釋放的DAMPs介導(dǎo)炎性反應(yīng)，MyD88通過誘導(dǎo) TLR2激活 NF-κB，增加促炎因子的產(chǎn)生，如TNF-α、IL-1β 和 IL-6[24-25]。TLR2或TLR4缺陷小鼠的小膠質(zhì)細胞的活性顯著降低，同時NP癥狀也隨之減輕，對疼痛的抵抗力更強[26]。

3.3 鞭毛蛋白與TLR5

TLR5與神經(jīng)絲蛋白-200(neurofilament-200)共同表達于DRG的大直徑A纖維神經(jīng)元中，在神經(jīng)病理性疼痛誘導(dǎo)中發(fā)揮重要作用[27]。當(dāng)受到鞭毛蛋白刺激時，TLR5也促進免疫細胞釋放促炎介質(zhì)，這有助于NP的發(fā)展[28]。TLR5的激活同時也導(dǎo)致膜不通透性利多卡因衍生物鈉通道阻滯劑QX-314進入神經(jīng)元，導(dǎo)致主要位于小鼠DRG的A纖維的鈉電流的阻斷，并成功地抑制了化學(xué)治療、糖尿病神經(jīng)病變和神經(jīng)損傷后的機械性超敏[27]。

4 腸道菌群和Toll樣受體：潛在的治療靶點

盡管 NP難以治療，其機制至今仍不清楚，但越來越多的研究表明，腸道菌群可能是改善 NP的一個潛在希望。因此，更好地了解腸道菌群與TLRs之間的相互作用，可能有助于對NP機制產(chǎn)生新的認識和開展新的治療策略。通過飲食和藥物的干預(yù)靶向作用于腸道微生物群可能是一種治療NP的新策略?，F(xiàn)在多項研究表明益生菌有益于改善腸道上皮屏障功能，作為一種可能與NP相關(guān)的免疫信號傳導(dǎo)抑制劑[2]，影響細胞因子的產(chǎn)生和 TLR2、TLR4的表達水平，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的活性。目前該領(lǐng)域的研究仍處于探索階段，益生菌的副作用固然不容忽視，但在急性和慢性疼痛的臨床治療中利用益生菌或益生元，可能是一種治療有效的方法。